研究人员深入研究了分子"灭绝"，通过研究古代基因组寻找潜在的抗生素。他们的工作从尼安德特人和丹尼索瓦人身上发现了抗菌分子，挑战了蛋白质功能的传统观念，并提出了生物伦理方面的质疑。

机器生物学小组将人工智能与先进的实验方法相结合，从远古时代挖掘未来医学的突破口，让已经灭绝的分子重获新生 图片来源：Ella Marushchenko

Cesar de la Fuente 说："在抗生素研究方面，我们需要有大局观。每年有 100 多万人死于耐药性感染，预计到 2050 年将达到 1000 万人。几十年来，还没有出现过真正意义上的新型抗生素，而我们解决这个问题的人又太少，所以我们需要考虑的不仅仅是新药。我们需要新的框架。"

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De la Fuente 是宾夕法尼亚大学工程与应用科学学院生物工程系和化学与生物分子工程系的总统助理教授。他还在佩雷尔曼医学院的精神病学和微生物学担任主要职务。他的实验室，即机器生物学小组，利用工程和健康科学领域的强大合作关系创建了这些新框架，借助"机器的力量加速生物学和医学的发现"。

该小组将人工智能与先进的实验方法相结合，从远古时代挖掘未来的医学突破。在最近发表在《细胞宿主与微生物》（Cell Host and Microbe）杂志上的一项研究中，研究小组开创了"分子灭绝"领域。

我们的基因组--我们的遗传物质以及我们远古祖先的基因组都表达了具有天然抗菌特性的蛋白质。根据"分子灭绝"的假设，这些分子可能是安全新药的主要候选分子。这些分子是通过进化自然产生和选择的，与仅使用人工智能进行分子发现相比，它们具有广阔的前景。

在这篇论文中，研究小组探索了两种已灭绝生物--尼安德特人（Neanderthals）和丹尼索瓦人（Denisovans）--的蛋白质组表达，发现了数十种具有抗生素特性的小蛋白质序列。随后，他们的实验室致力于合成这些分子，让这些早已消失的化学物质重获新生。

de la Fuente 说："计算机为我们提供了氨基酸序列。这些是构成肽（一种小型蛋白质）的基石。然后，我们可以用一种叫做"固相化学合成"的方法制造这些分子。我们将氨基酸配方转化为实际分子，然后构建它。"

接下来，研究小组将这些分子应用于培养皿和小鼠体内的病原体，以检验其计算预测的真实性和有效性。

de la Fuente 继续说："那些起作用的分子效果相当好。在两种情况下，这些多肽的效果与标准疗法不相上下，甚至更好。那些不起作用的肽帮助我们了解了人工智能工具需要改进的地方。我们认为，这项研究打开了通往抗生素和药物发现新思路的大门，而这第一步将使科学家们能够以越来越高的创造力和精确度进行探索。"

这一新的研究领域尤为丰富。除了为药物发现提供一个全新的框架外，他们的工作还对我们的免疫系统产生了意想不到的洞察力。值得注意的是，其中一些肽序列以前并不知道在免疫系统中起什么作用。

事实上，研究小组之前的研究已经表明，他们发现的一些抗菌分子隐藏在与体内完全不同的系统和功能相关的蛋白质中。

让人感到惊讶的是，实验室在人体的各个系统--心血管、神经、消化当中都发现了序列，之前没有意识到的是，在某一系统中发挥作用的蛋白质或肽也可能对整个免疫系统有贡献。

生物学的传统观点认为，一个基因编码一种蛋白质，每种蛋白质具有一种功能。但研究小组和他们才华横溢的合作者发现，一种蛋白质可以具有多种功能。

de la Fuente 说："我们正在开辟一条全新的途径，来了解我们的身体是如何预防和对抗疾病的。我们正在与生物伦理学家讨论让遗传物质复活意味着什么。我们这样做是为了医学，但如果其他人复活了有毒或有害的东西呢？我们还在与专利律师合作。目前的多肽序列依法不能申请专利。但我们从已灭绝的生物体中重新创造的肽序列呢？"

宾夕法尼亚大学工程学研究团队在确定了这些分子的去灭绝性之后，现在正在深思熟虑地探索复活过去的后果。

一个简单的分子，几千年前就已存在，却依然活着--而且正在帮助我们提出以前从未提出过的问题。